Análisis y optimización del sistema de refrigeración SAR (Sistema Agua Refrigeración) de una central hidroeléctrica de 69 MW

Abstract

El diseño actual del sistema de refrigeración en la central hidroeléctrica de Moyopampa, es de circuito abierto el cual emplea agua turbinada con la finalidad de absorber el calor que se produce por el calentamiento de los equipos. Este sistema de refrigeración, a pesar de que cumple con la función de mantener la operación de los equipos de una manera adecuada, trasladan el agua con impurezas lo que ocasiona que los filtros se obstruyan provocando un mantenimiento mensual y paras de jornadas de trabajo, lo que ocasiona grandes pérdidas económicas. En el presente trabajo de investigación, se propone un ciclo de refrigeración cerrado, con la finalidad de establecer un sistema de refrigeración que disminuya el costo de mantenimiento y las pérdidas por paras de jornada. Para el desarrollo, se ha empleado cálculos matemáticos y la herramienta computacional llamada COMSOL Multiphysics, que permitirá obtener un diseño eficiente, simulando el comportamiento del intercambiador de calor bajo condiciones de contorno. El diseño consiste en un intercambiador de calor de 32 m de longitud, elaborado de acero inoxidable AISI 316 con un diámetro externo de 168.3 mm y 3.4 mm de espesor, el cual será posicionado de forma vertical, para evitar grandes esfuerzos estructurales y deformaciones, la cual será evaluada bajo el criterio de falla de Von Mises.

The current design of the cooling system in the Moyopama hydroelectric plant is an open circuit system that uses turbined water in order to absorb the heat that is produced by the heating of the equipment. This refrigeration system, despite the fact that it fulfills the function of maintaining the operation of the equipment in an adequate manner, transfers the water with impurities, which causes the filters to become clogged, causing monthly maintenance and work stoppages, which causing huge economic losses. In the present research work, a closed refrigeration cycle is proposed, in order to establish a refrigeration system that reduces the cost of maintenance and losses due to work stoppages. For the development, mathematical calculations and the computational tool called COMSOL Multiphysics have been used, which will allow an efficient design to be obtained, simulating the behavior of the heat exchanger under boundary conditions. The design consists of a 37 m long heat exchanger made of AISI 316 stainless steel with an external diameter of 154 mm and 2 mm thick, which will be positioned vertically, to avoid large structural stresses and deformations, which will be evaluated. under the von Mises failure criterion.